نظریه‌ چندجهانی واقعیت دارد اما کمکی به حل معمای اصلی نمی‌کند

نیلز بور به ولفگانگ پائولی درمورد نظریه‌ی دوم ذرات ابتدایی می‌گوید:

همه ما قبول داریم که نظریه‌ی تو دیوانه‌کننده است. مسئله‌ای که بین ما وجود دارد این است که آیا ممکن است این نظریه به‌همان اندازه‌که دیوانه‌کننده است، درست باشد؟

ولی از این گفته می‌توان در بسیاری‌از ایده‌های علم فیزیک مدرن استفاده کرد. یکی‌از این ایده‌ها هم ایده‌ی جالب فرضیه‌ چندجهانی است. اگر بخواهیم این نظریه را به‌طور مختصر توضیح دهیم باید بگوییم که جهان ما با تمام محتویاتش تنها بخشی‌ کوچک از مجموعه‌ای بزرگ‌تر است که این مجموعه مشمول جهان‌هایی مشابه و شاید متفاوت نسبت‌ به جهان ماست. ازیک طرف اگر نظریه‌های فعلی فیزیکی درست باشند، نظریه‌ی چندجهانی قطعا باید وجود داشته باشد، اما از طرف دیگر از آنجایی که سابین هاسنفلدر به‌درستی می‌گوید، این نظریه چیز مفیدی برای آموختن‌ به ما ندارد.

سوال این‌جاست که چرا چند جهان باید وجود داشته باشد؟ یک جواب کاملا ساده این است که قطعا جهان‌های بیشتری نسبت‌ به چیزی که ما مشاهده می‌کنیم وجود دارند. اگر شما به‌بخشی از جهان که ما می‌توانیم آن را ببینیم نگاه کنید، می‌توانید انحنای فضایی آن را اندازه‌گیری کنید و بفهمید که آن به‌طور غیرقابل باوری نزدیک‌ به مسطح است. هیچ منطقه‌ای تکرار نمی‌شود؛ هیچ مکانی به مکان دیگر وصل نیست؛ هیچ منطقه انحنای بزرگی خودش را با مقیاس جهانی که ما می‌توانیم آن را مشاهده کنیم، نشان نمی‌دهد. اگر جهان یک هایپراسفر باشد (یک کره چهاربعدی) باید دارای شعاع انحنایی باشد که صد برابر آن چیزی است که می‌توانیم ببینیم. باید جهان‌های بیشتری نسبت‌به آن چیزی که ما بدان دسترسی داریم، وجود داشته باشند.

اما این تنها نتیجه‌ی به‌دست آمده‌از مشاهدات نیست؛ درواقع این همان نتیجه‌گیری است که ما از نظریه‌ی اصلی خود درمورد منشا جهان، یعنی تورم کیهانی می‌گیریم. قبل‌از بیگ‌بنگ یا انفجار بزرگ، بافت و اساس جهان با نرخی تصاعدی درحال انبساط بود و هر ۱۰ به‌توان منف که ما بتوانیم آن را مشاهده کنیم. اگر این نکته را درنظر بگیریم که تمام چیزهایی که می‌توانیم آنها را مشاهده کنیم محدود هستند، استفاده‌ از تورم کیهانی راهی طبیعی برای خلق فرضیه چندجهانی است.

بدون دانشی جامع درمورد چگونگی شروع تورم ( اگر اصلا شروعی داشته باشد) نمی‌توانیم بفهمیم که چه‌تعداد جهان دیگر فراتر از جهان ما وجود دارد. اما براساس این خصوصیت تورم که جهان‌های دیگر ویژگی‌هایی شبیه‌به جهان ما دارند، می‌توانیم چندین نتیجه‌گیری درمورد آن داشته باشیم:

·        عدم انحنای فضایی

·        ماهیت و طیف آدیاباتیک ( بی‌دررو) نواساناتی که در تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی وجود دارد

·        بزرگی نواقص که باعث افزایش ساختارهای بزرگی شدند که ما می‌بینیم

·        محدودیت‌هایی که تورم ممکن است روی امواج گرانشی به وجود آورده باشد

·         نواسانات فوق‌افق که ما آنها را مشاهده می‌کنیم (این نوسانات اندازه‌ای بزرگ‌تر از جهان قابل‌مشاهده دارند)

تمامی این نتیجه‌گیری‌ها محدودیت‌هایی روی نوع تورم رخ‌داده برای ما به‌همراه دارند و به ما دو درس بسیار مهم می‌دهند؛ البته به‌شرطی که نتایج به‌دست آمده درمورد این نظریه‌های چندجهانی صحیح باشد.

۱. تورم با انرژی بسیار زیاد خودسرانه رخ نداده است. مقیاسی از انرژی وجود دارد که قوانین فیزیک در آن بی‌معنا می‌شوند: مقیاس پلانک یا چیزی حدود ۱۰ به‌توان ۱۹ گیگاالکترون‌ولت. این مقیاس انرژی حدودا ۱۰۰ تریلیون‌ برابر بزرگ‌تر از بیشینه‌ی انرژی اکتسابی توسط برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ است و حدودا ۱۰۰ میلیون بزرگ‌تر از پر‌انرژی‌ترین ذرات کیهانی کشف‌شده در جهان است. از اثرات باقی‌مانده‌ از تورم، می‌توان نتیجه‌گیری کرد که دما در آغاز انفجار بزرگ هرگز بالاتر از ۱۰ به‌توان ۱۵ یا ۱۶ گیگاالکترون‌ولت نرفته است و در اندازه‌ی امنی، پایین‌تر از مقیاس پلانک قرار داشته است. این نشان می‌دهد که تورم‌کیهانی احتمالا پایین‌تر از این مقایس رخ داده است. اگر این احتمال درست باشد، بدین معناست که تورم‌کیهانی موقع رخ‌دادن از قوانین فیزیک کنونی در جهان ما و همچنین سایر جهان‌های اطراف (چندجهان) پیروی می‌کرده است.

۲. هنوز مناطق بی‌شماری هستند که تورم هنوز در آنها متوقف نشده است و اکنون هم ادامه دارد. این ایده که انفجار بزرگ در همه‌جا به‌صورت فوری رخ داده است ممکن است درمورد جهان ما نیز صدق کند، اما قطعا نباید درمورد اکثریت جهان‌های دیگر صدق کند. اگر فرض را بر‌ این بگیریم که تورم یک میدان کوانتومی است (مثل تمام زمینه‌هایی که می‌شناسیم) باید در گذر زمان اتفاق افتاده باشد و به زمان وابسته باشد، بدین‌ معناکه تورم در تمام منطقه‌‌های فضا در زمانی مشخص به‌پایان رسیده است یا احتمال این وجود دارد که درجاهایی هنوز ادامه داشته باشد.

تورم در منطقه‌ای که جهان ما (که ممکن است منطقه‌ای فراتر از دید ما را تشکیل دهد) را تشکیل می‌دهد، در یک لحظه به‌پایان رسیده است. اما فراتر از منطقه‌ی جهان ما، مناطق بیشتری هم وجود دارند که تورم در آنها به‌پایان نرسیده است. این مناطق باگذر زمان رشد می‌کنند و متورم می‌شوند، البته تورم بعضی‌ از این مناطق متوقف شده و برای بعضی دیگر هنوز ادامه دارد. بنابراین تورم کیهانی، حداقل برای برخی‌از مناطق فضا، باید چیزی ابدی و همیشگی باشد و این موضوع ارتباطی‌با ابدی بودن آن درگذشته یا خلاف آن ندارد. 

قبول کردن این چیزها نتیجه‌ای غیرقابل اجتناب به‌همراه دارد: ما در یک دنیای چندجهانی زندگی می‌کنیم و جهان ما تنها بخشی‌ از این مجموعه بی‌نهایت است. اما پیش‌بینی‌های استاندارد به‌دست‌آمده از این نظریه با علم متفاوت هستند:

·        مناطق مختلفی که تورم در آنها به‌پایان می‌رسد، نباید هیچ‌گاه بایکدیگر برخورد کنند یا تعامل داشته باشند.

·        قوانین اصلی و باثبات این مناطق مختلف باید یکسان باشند، همان‌طور که در جهان ما یکسان هستند.

·        اگر واقعا تورم نسبت‌ به گذشته ابدی نباشد، فضای کافی برای دربرگرفتن همه جهان‌های موازی‌ مطابق‌ با تفاسیر مورد نیاز فیزیک کوانتومی وجود ندارد.

·        همیشه امکان ردکردن این پیش‌بینی‌های کلی با ساخت یک مدل ساختگی وجود دارد و برخی‌از دانشمندان کارشان همین است. سابین هاسنفدلر با مقاله‌ای در NPR، حق داشت که از این شیوه انتقاد کند. او می‌گوید:

تنها به‌این دلیل که یک نظریه ابطال‌پذیر است، بدین معنا نیست که لزوما هم علمی است.

اما ازآنجایی که وجود انواع جهان‌های دیگر می‌تواند ابطال‌پذیر باشد و ازآنجایی که نمی‌توان آن را مشاهده کرد، بدین معنا نیست که نظریه‌ی چندجهانی حقیقت ندارد. اگر نظریه‌های تورم کیهانی، نسبیت عام و میدان‌های کوانتومی همگی صحیح باشند، چندجهانی نیز احتمالا حقیقت دارد و ما در آن زندگی می‌کنیم.

·        فقط انتظار نداشته باشید که این نظریه تمامی سوالات شما درمورد جهان را پاسخ دهد. شما برای گرفتن پاسخ‌تان به فیزیکی نیاز دارید که بتوانید از آن در آزمایش‌های تجربی و قابل‌مشاهده استفاده کنید. تا فرارسیدن چنین روزی، مفهوم چندجهانی جزو قلمروی موضوعات علمی‌تخیلی قرار خواهد داشت، همان‌طور که هم‌اکنون قرار دارد. اشکالی ندارد که برای خودتان نظریه‌پردازی کنید، اما اگر روی نسبت‌ دادن راه‌ حل یک مشکل فیزیکی به یکی‌از ویژگی‌های غیرقابل‌تست جهان اصرار ورزید، از فیزیک خسته خواهید شد. همه‌ی ما می‌دانیم که یافتن اسرار جهان چه کار مشکلی است، ولی این دلیل نمی‌شود که برای پیدا کردن راه‌حل تلاش نکنیم. نظریه چندجهانی حقیقت دارد، اما به هیچ‌ چیزی پاسخ نمی‌دهد.